Презентація методів селекції мікроорганізмів. Презентація на тему “Селекція мікроорганізмів. деяких форм ракових захворювань

Традиційна селекція мікроорганізмів (в основному бактерій та грибів) заснована на експериментальному мутагенезі та відборі найбільш продуктивних штамів. Але тут є свої особливості. Традиційна селекція мікроорганізмів (в основному бактерій та грибів) заснована на експериментальному мутагенезі та відборі найбільш продуктивних штамів. Але тут є свої особливості. Геном гаплоїдний бактерій, будь-які мутації проявляються вже в першому поколінні. Хоча ймовірність природного виникнення мутації у мікроорганізмів така ж, як і у всіх інших організмів (1 мутація на 1 млн. особин по кожному гену), дуже висока інтенсивність розмноження дає можливість знайти корисну мутацію за геном, що цікавить дослідника.

В результаті штучного мутагенезу та відбору було підвищено продуктивність штамів гриба пеніцилу більш ніж у 1000 разів. В результаті штучного мутагенезу та відбору було підвищено продуктивність штамів гриба пеніцилу більш ніж у 1000 разів. Продукти мікробіологічної промисловості використовуються у хлібопеченні, пивоварінні, виноробстві, приготуванні багатьох молочних продуктів. За допомогою мікробіологічної промисловості отримують антибіотики, амінокислоти, білки, гормони, різні ферменти, вітаміни та багато іншого.

Мікроорганізми використовують для біологічного очищення стічних вод, покращень якостей ґрунту. В даний час розроблено методи отримання марганцю, міді, хрому при розробці відвалів старих копалень за допомогою бактерій, де звичайні методи видобутку економічно невигідні. Мікроорганізми використовують для біологічного очищення стічних вод, покращень якостей ґрунту. В даний час розроблено методи отримання марганцю, міді, хрому при розробці відвалів старих копалень за допомогою бактерій, де звичайні методи видобутку економічно невигідні.

Біотехнологія Використання живих організмів та їх біологічних процесів у виробництві необхідних людині речовин. Об'єктами біотехнології є бактерії, гриби, клітини рослинних та тваринних тканин. Їх вирощують на живильних середовищах у спеціальних біореакторах.

Найновішими методами селекції мікроорганізмів, рослин та тварин є клітинна, хромосомна та генна інженерія. Найновішими методами селекції мікроорганізмів, рослин та тварин є клітинна, хромосомна та генна інженерія.

Генна інженерія Генна інженерія - сукупність методик, що дозволяють виділяти необхідний ген із геному одного організму та вводити його в геном іншого організму. Рослини і тварини, в геном яких впроваджено «чужі» гени, називаються трансгенними, бактерії та гриби – трансформованими. Традиційним об'єктом генної інженерії є кишкова паличка, бактерія, яка у кишечнику людини. Саме з її допомогою отримують гормон росту - соматотропін, гормон інсулін, який раніше отримували з підшлункових залоз корів і свиней, інтерферон білок, що допомагає впоратися з вірусною інфекцією.

Процес створення трансформованих бактерій включає етапи: Рестрикція - «вирізання» корисних генів. Проводиться за допомогою спеціальних «генетичних ножиць», ферментів – рестриктаз. Створення вектора - спеціальної генетичної конструкції, у складі якої намічений ген буде впроваджено геном іншої клітини. Основою створення вектора є плазміди. Ген вшивають у плазміду за допомогою іншої групи ферментів – лігаз. Вектор повинен містити все необхідне для керування роботою цього гена - промотор, термінатор, ген-оператор та ген-регулятор, а також маркерні гени, які надають клітині-реципієнту нові властивості, що дозволяють відрізнити цю клітину від вихідних клітин. Трансформація – впровадження вектора в бактерію. Скринінг – відбір тих бактерій, у яких впроваджені гени успішно працюють. Клонування трансформованих бактерій.

Еукаріотичні гени, на відміну від прокаріотичних, мають мозаїчну будову (екзони, інтрони). Еукаріотичні гени, на відміну від прокаріотичних, мають мозаїчну будову (екзони, інтрони). У бактеріальних клітинах відсутня процесинг, а трансляція у часі та просторі не відокремлена від транскрипції. У зв'язку з цим для пересадки ефективніше використати штучно синтезовані гени.

Хромосомна інженерія – сукупність методик, що дозволяють здійснювати маніпуляції з хромосомами. Одна група методів заснована на введенні в генотип рослинного організму пари чужих гомологічних хромосом, що контролюють розвиток необхідних ознак (доповнені лінії), або заміщення однієї пари гомологічних хромосом на іншу (заміщені лінії). В отриманих таким чином заміщених та доповнених лініях збираються ознаки, що наближають рослини до «ідеального сорту».

Метод гаплоїдів заснований на вирощуванні гаплоїдних рослин із наступним подвоєнням хромосом. Метод гаплоїдів заснований на вирощуванні гаплоїдних рослин із наступним подвоєнням хромосом. Наприклад, з пилкових зерен кукурудзи вирощують гаплоїдні рослини, що містять 10 хромосом (n = 10), потім хромосоми подвоюють і отримують диплоїдні (n = 20), повністю гомозиготні рослини всього за 2-3 роки замість 6-8-річного інбридингу. Сюди можна віднести і метод отримання поліплоїдних рослин

Клітинна інженерія - конструювання клітин нового типу на основі їх культивування, гібридизації та реконструкції. Клітини рослин і тварин, поміщені в живильні середовища, що містять усі необхідні для життєдіяльності речовини, здатні ділитися, утворюючи клітинні культури. Клітини рослин мають ще й властивість тотипотентності, тобто за певних умов вони здатні сформувати повноцінну рослину. Отже, можна розмножувати рослини в пробірках, поміщаючи клітини у певні живильні середовища. Це особливо актуально щодо рідкісних чи цінних рослин.

За допомогою клітинних культур можна одержувати цінні біологічно активні речовини (культура клітин женьшеню). За допомогою клітинних культур можна одержувати цінні біологічно активні речовини (культура клітин женьшеню). Отримання та вивчення гібридних клітин дозволяє вирішити багато питань теоретичної біології (механізми клітинного диференціювання, клітинного розмноження та ін). Клітини, отримані в результаті злиття протопластів соматичних клітин, що належать до різних видів (картоплі та томату, яблуні та вишні та ін.), є основою для створення нових форм рослин. У біотехнології для отримання моноклональних антитіл використовуються гібридоми – гібрид лімфоцитів із раковими клітинами. Гібридоми наробляють антитіла, як лімфоцити, і мають можливість необмеженого розмноження в культурі, як ракові клітини.

Метод пересадки ядер соматичних клітин у яйцеклітини дозволяє отримати генетичну копію тварини, тобто уможливлює клонування тварин. В даний час отримані клоновані жаби, отримані перші результати клонування ссавців. Метод пересадки ядер соматичних клітин у яйцеклітини дозволяє отримати генетичну копію тварини, тобто уможливлює клонування тварин. В даний час отримані клоновані жаби, отримані перші результати клонування ссавців.

Робота може використовуватись для проведення уроків та доповідей з предмету "Біологія"

Готові презентації з біології містять різну інформацію про клітини та про будову організму цілком, про ДНК та історію еволюції людства. В даному розділі нашого сайту Ви можете завантажити готові презентації на урок біології для 6,7,8,9,10,11 класу. Презентації з біології будуть корисними як вчителям, так і їхнім учням.

• Повторити матеріал та проконтролювати знання учнів на тему «селекція тварин»
• Сформувати в учнів уявлення про основні методи селекційної роботи з мікроорганізмами.
• Навчити доводити значення методу штучного мутагенезу для процесу виведення нових штамів мікроорганізмів.
• Ознайомитись із основними напрямками біотехнології.
• Переконати учнів у тому, що біотехнологія є гармонійним поєднанням сучасних наукових знань та практичної діяльності, націлених на оптимальне вирішення народногосподарських проблем та завдань.
• Продовжити розвиток пізнавального інтересу у старшокласників до вивчення проблем сучасної селекції.

Хід уроку:

I. Організаційний момент

II. Актуалізація опорних знань

III. Вивчення нової теми

IV. Закріплення вивченого матеріалу

V. Домашнє завдання

ОСНОВНІ МЕТОДИ СЕЛЕКЦІЇ ТВАРИН

гібридизація

НЕРОДНИЙ

ІНДИВІДУАЛЬНИЙ

МАСОВИЙ

СПОРІДНЕ

ВНУТРІПОРОДНЕ

МІЖПОРОДНЕ

ВІДДАЛЕНА ГІБРДИЗАЦІЯ

• Яким методом селекції було отримано ці тварини?
• Якими ознаками вони характеризуються?
• У чому нестача цих гібридів?

• Лошак = ослиця х жеребець
• Бестер = білуга х стерлядь
• Мул = кобилиця х осел
• Хонорик = тхір х норка
• Архаромеринос = архар хівця
• Лігр = лев + тигр
• Індоутка = індик + качка
• Кама = лама + верблюд
• Зеброід = зебра + поні (кінь, осел)

• ХТО Є РОДОНАЧАЛЬНИКОМ РІЗНИХ ПОРІД КОРІВ?
• НАЗОВІТЕ ПОРОДИ КОРІВ, ЩО РОЗВЕДИМО У НАС У РЕСПУБЛІЦІ?

• ХТО Є РОДОНАЧАЛЬНИКОМ РІЗНИХ ПОРІД КОНЕЙ?
• НАЗОВІТЕ ПОРОДИ КОНЕЙ, ЩО РОЗВЕДИМО У НАС У РЕСПУБЛІЦІ?

• Хто є родоначальником різних пород свиней?
• НАЗОВІТЕ ПОРОДИ СВИНИКІВ, ЩО РОЗВОДИМО У НАС У РЕСПУБЛІЦІ?

• Хто є родоначальником різних порід овець?
• НАЗОВІТЕ ПОРОДИ СВИНИКІВ, ЩО РОЗВОДИМО У НАС У РЕСПУБЛІЦІ

• Назвіть РОДОНАЧАЛЬНИКІВ ПОРІД ЦИХ ХИВОТНИХ?
• НАЗОВІТЕ ПОРОДИ, ЩО РОЗВОДИМО У НАС У РЕСПУБЛІЦІ?

15. Індиків

17. Страусів

• Корів
• Оленів
• Свиней
• Буйволів
• Коней
• Кроликів
• Нутрій

Прочитайте текст та вкажіть на помилки

• У 1973 році Н.І. Вавілов методом самозапилення вивів тонкорунний сорт овець, з яких згодом академік Ціцин, методом гетерозису, створив чисту лінію.

Чисельність популяції будь-яких видів живих організмів тримається приблизно одному рівні, оскільки ними діють обмежуючі чинників.

Чинники

Пристосування

Харчові ресурси

Розведення с/г тварин та рослин, виробництво консервів та ін.

Територіальні ресурси

Будівництво багатоповерхових будинків

Ліки, вакцини, хірургічне втручання

Кліматичні умови

Сезонний одяг, опалювальне приміщення

Контроль за народжуваністю

Спеціальні засоби та ін.

Подвоєння чисельності ПОПУЛЦІЇ ЛЮДЕЙ ПО ЕРАМ:

Палеоліт

Новий палеоліт

за 170000 років

Полювання та збирання

за 15000 років

Після початку нашої ери

За час із 1830г.

Одомашнення

Розведення

Селекція

У 1980 р. Землі налічувалося 4,5 млрд. людина, яких щорічно народжується 80 млн. дітей.

Нині планети – 6 млрд. людина.

10 млрд. людей Земля не прогодує, і постане питання щодо регулювання чисельності населення!

Щоб цього не сталося, потрібно задовольняти зростаючі потреби людей у ​​харчових продуктах.

Наука про використання живих організмів, їх біологічних особливостей, а також процесів життєдіяльності у виробництві необхідних людині речовин

Мікроорганізми – це група прокаріотичних та еукаріотичних одноклітинних організмів.

Наука, що вивчає мікроорганізми, – мікробіологія.

Мікроорганізми

Бактерії

Найпростіші

Синьо-зелені водорості

Мікроорганізми - дрібні організми, що розрізняються лише під мікроскопом

• 1 ГРИБИ – себорея, парша, дерматомікози
• 2 Найпростіші - дизентерія, токсоплазмоз, трихомоніаз, лямбліоз, малярія, трихомоніаз та ін.
• БАКТЕРІЇ - ботулізм, сибірка, туберкульоз, холера, дифтерія, тиф, чума, сифіліс, правець та ін.
• ВІРУСИ - грип, гепатит, СНІД, енцефаліт, жовта, лихоманка, віспа, кір, сказ, палеомеліт, ГРЗ, ящур та ін.

Особливості мікроорганізмів

1. Повсюдне поширення

2. Висока швидкість росту та розмноження

3. Висока ступінь виживання в умовах, які непридатні для життя інших організмів (t = 70-105 С, радіація, NaCl = 25-30%, висушування, відсутність кисню, t = (-) та ін.

4. Способи харчування: автотрофи (фото- та хемо-), гетеротрофи (розкладають усі види органічних речовин, неприродні сполуки, нітрати. Сірководень та інші токсичні речовини)

5. Неймовірна продуктивність. Наприклад: корова вагою 500 кг. за добу утворює 0,5 кг. білка, а 500кг.рослин сої продукують за той же термін 5 кг. білка, рівна ж маса дріжджів здатна виробити в біореакторі за добу 50 тонн білка, що у 100 разів перевищує їхню власну масу і дорівнює масі 5 дорослих слонів).

6. Надзвичайна пристосованість мікробів дає можливість легко та швидко їх селекціонувати. Щоб вивести породу тварин або сорт рослин, потрібні сотні років, а для виведення штаму мікроорганізму потрібно кілька років.

Використання мікроорганізмів

Отримання синтетичних вакцин

Розробка нових методів переробки та зберігання харчових продуктів з використанням мікроорганізмів

Виробництво кормових білків

Для домашніх тварин

Одержання органічних кислот, використання ферментів у миючих засобах, створення клеїв, волокон, желатинізуючих речовин, загусників, ароматизаторів та ін.

Видалення сірковмісних сполук з вугілля

Вилужування руд

Використання мікроорганізмів у нафтовидобувній промисловості

Застосування ферментних препаратів для вдосконалення діагностики, створення нових ліків та лікувальних препаратів. Мікробіологічний синтез ферментів, антибіотиків, інтерферону, гормонів (інсулін, соматотропін та ін.)

Удосконалення методів переробки промислових та побутових відходів

Використання клітинної технології у сільському господарстві

Одержання бактеріальних добрив

Особливості селекції мікроорганізмів

Селекціонер має необмежену кількість матеріалу для роботи: за лічені дні в чашках Петрі або пробірках на живильних середовищах можна виростити мільярди клітин;

Більше ефективне використання мутаційного процесу, оскільки геном мікроорганізмів гаплоїдний, що дозволяє виявити будь-які мутації вже в першому поколінні;

Простота генетичної організації бактерій: значно менша кількість генів, їхня генетична регуляція більш проста, взаємодії генів прості або відсутні.

Селекція мікроорганізмів

Традиційні методи

Нові методи

Штучний

мутагенез

Відбір за продуктивністю

Генна інженерія

Заснований на виділенні потрібного гена з геному одного організму та введення його в геном іншого

Синтез гена штучним шляхом та введення в геном бактерій

Експериментальний мутагенез – це вплив на організм різних

мутагенів, з метою одержання мутацій (хімічні речовини та радіація)

Наприклад:

• Штам гриба пеніцилу підвищив свою продуктивність у 1000 разів.
• Штам, що утворює амінокислоту – у 300 разів.

Але можливості традиційної селекції обмежені.

Успіхи таких наук, як молекулярна біологія та генетика у вивченні мікроорганізмів, а також зростаючі потреби практичного застосування мікробних продуктів призвели до створення нових методів цілеспрямованого та контрольованого отримання мікроорганізмів із заданими властивостями.

• Вивчити текст параграфа.
• Скласти чайнворд, використовуючи терміни параграфів 34-37.

Щоб скористатися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Основні методи селекції та біотехнології

Селекція - наука про виведення нових та вдосконалення існуючих сортів рослин, порід тварин та штамів мікроорганізмів з необхідними людині властивостями. Сорт, порода, штам – популяція організмів, штучно створена людиною (генофонд, фізичні та морфологічні ознаки).

1. Відбір 2. Гібридизація 3. Мутагенез 4. Клітинна інженерія 5. Генна інженерія Основні методи селекції

Відбір 1. Методичний відбір (певні ознаки) 2. Масовий відбір (бажані ознаки) 3. Індивідуальний відбір (окремі особини з цінними якостями) Чиста лінія - група генетично однорідних організмів.

Гібридизація 1. Близькоспоріднена (інбридинг) – підвищується ступінь гомозиготності організмів 2. Неспоріднена (аутбридинг): внутрішньовидова, віддалена – гетерозиготні оранізми. Нові організми перевершують батьківські форми – ефект гетерозису

Генна інженерія це цілеспрямоване перенесення потрібних генів від одного виду до іншого

Клітинна інженерія - це культивування окремих тканин і клітин на штучних живильних середовищах.

Бельгійська блакитна

Сільськогосподарські тварини розмножуються тільки статевим шляхом Нащадки, отримані від однієї пари виробників, невеликі

Одомашнення Відбір Гібридизація Основні методи селекції тварин:

Одомашнення Людина несвідомо/цілеспрямовано відбирає тварин з певними якостями, важливими для людини у конкретних природних та економічних умовах.

Основні напрями селекції тварин 1. висока продуктивність 2. пристосованість до природних зон 3. підвищення якісних показників продуктивності (жирномолочність, м'ясо, хутро та шерсть) 4. зниження економічних витрат за рахунок порід інтенсивного типу 5. підвищення стійкості до захворювань

Гібридизація та індивідуальний відбір Масовий відбір не застосовується через невелику кількість особин

Найбільший кіт Геркулес - суміш лева та тигриці. Вага 418 кг, довжина 3,3 м вагота 1,8 м

Безтер- суміш білуги і стерляді, який дає дуже смачну чорну ікру

Штучне осіменіння - введення отриманої від високоцінних самців сперми в статеві шляхи самки з метою запліднення.

Генетичне клонування

Вчені-селекціонери та їх досягнення Методи, які використовуються при отриманні необхідних ознак Сорту або породи, отримані вченим Домашнє завдання: параграфи 64 – 65 Заповнити таблицю, використовуючи текст параграфа 65

4 Головною ланкою біотехнологічного процесу є біологічний об'єкт, здатний здійснювати певну модифікацію вихідної сировини та утворювати той чи інший необхідний продукт. Як такі об'єкти біотехнології можуть виступати клітини мікроорганізмів, тварин і рослин, трансгенні тварини та рослини, гриби, а також багатокомпонентні ферментні системи клітин та окремі ферменти. Основою більшості сучасних біотехнологічних виробництв є мікробний синтез, тобто синтез різноманітних біологічно активних речовин за допомогою мікроорганізмів. На жаль, об'єкти рослинного та тваринного походження через низку причин ще не знайшли такого широкого застосування. Тому в подальшому цілі слід розглядати мікроорганізми як основні об'єкти біотехнології.

1 Мікроорганізми - основні об'єкти біотехнології Нині відомо понад 100 тисяч різних видів мікроорганізмів. Це насамперед бактерії, актиноміцети, ціанобактерії. При такому великому розмаїтті мікроорганізмів дуже важливою, а найчастіше і складною проблемою є правильний вибір саме організму, здатний забезпечити отримання необхідного продукту, тобто. служити промисловим цілям. 5

У багатьох біотехнологічних процесах використовується обмежена кількість мікроорганізмів, які класифікуються як GRAS ("generally recognized as safe" зазвичай вважаються безпечними). До таких мікроорганізмів відносять бактерії Васіллус subtilis, Васіллус amyloliquefaciens, інші види бацил і лактобацил, види Streptomyces. Сюди також відносять види грибів Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, дріжджів Saccharomyces та ін. 6

Мікробіологічна промисловість в даний час використовує тисячі штамів мікроорганізмів, які первинно були виділені з природних джерел на підставі їх корисних властивостей, а потім покращені за допомогою різних методів. У зв'язку з розширенням виробництва та асортименту продукції в мікробіологічну промисловість залучаються все нові і нові представники світу мікробів. Слід зазначити, що в найближчому майбутньому жоден з них не буде вивчений так само, як Е. соli і Вас. subtilis. Причина цього - колосальна трудомісткість і висока вартість таких досліджень. 7

Отже, виникає проблема розробки стратегії та тактики досліджень, які зумовили б з розумною витратою праці витягти з потенціалу нових мікроорганізмів усе найбільш цінне при створенні промислово важливих штамів-продуцентів, придатних до використання у біотехнологічних процесах. Класичний підхід полягає у виділенні потрібного мікроорганізму із природних умов. З природних місць існування передбачуваного продуцента відбирають зразки матеріалу (беруть проби матеріалу) і виробляють посів у селективне середовище, що забезпечує переважне розвиток цікавого мікроорганізму, тобто. одержують так звані накопичувальні культури. 8

Наступним етапом є виділення чистої культури з подальшим вивченням ізольованого мікроорганізму і, у разі потреби, орієнтовним визначенням його продукційної спроможності. Існує й інший шлях підбору мікроорганізмів-продуцентів – це вибір потрібного виду з наявних колекцій добре вивчених та досконало охарактеризованих мікроорганізмів. У цьому, звісно, ​​усувається необхідність виконання низки трудомістких операцій. 9

Головним критерієм під час виборів біотехнологічного об'єкта є здатність синтезувати цільової продукт. Однак крім цього, в технології самого процесу можуть закладатися додаткові вимоги, які часом бувають дуже важливими, щоб не сказати вирішальними. У загальних словах мікроорганізми повинні володіти високою швидкістю зростання, утилізувати необхідні для їх життєдіяльності дешеві субстрати, бути резидентними до сторонньої мікрофлори, тобто володіти високою конкурентоспроможністю. Все перераховане вище забезпечує значне зниження витрат на виробництво цільового продукту. 10

Наведемо деякі приклади, що доводять роль мікроорганізмів як об'єктів біотехнології: 1. Одноклітинні організми, як правило, характеризуються вищими швидкостями росту та синтетичних процесів, ніж вищі організми. Проте це властиво не всім мікроорганізмам. Деякі з них ростуть вкрай повільно, проте становлять відомий інтерес, оскільки здатні продукувати різні дуже цінні речовини. 11

2. Особливу увагу як об'єкти біотехнологічних розробок представляють фотосинтезуючі мікроорганізми, що використовують у своїй життєдіяльності енергію сонячного світла. Частина з них (ціанобактерії та фотосинтезуючі еукаріоти) як джерело вуглецю утилізують СО 2, а деякі представники ціанобактерій, до всього сказаного, мають здатність засвоювати атмосферний азот (тобто є вкрай невибагливими до поживних речовин). Фотосинтезуючі мікроорганізми перспективні як продуценти аміаку, водню, білка та ряду органічних сполук. Однак прогресу в їх використанні внаслідок обмеженості фундаментальних знань про їхню генетичну організацію та молекулярно-біологічні механізми життєдіяльності, очевидно, не слід очікувати в найближчому майбутньому. 12

3. Певна увага приділяється таким об'єктам біотехнології, як термофільні мікроорганізми, що ростуть за °С. Це їхня властивість є практично непереборною перешкодою для розвитку сторонньої мікрофлори при відносно не стерильному культивуванні, тобто. є надійним захистом від забруднень. Серед термофілів виявлено продуценти спиртів, амінокислот, ферментів, молекулярного водню. Крім того, швидкість їх росту та метаболічна активність у 1,5-2 рази вища, ніж у мезофілів. Ферменти, які синтезуються термофілами, характеризуються підвищеною стійкістю до нагрівання, деяким окислювачам, детергентам, органічним розчинникам та іншим несприятливим факторам. У той самий час вони мало активні за нормальних температур. 13

Так, протеази одного з представників термофільних мікроорганізмів при 20 °С у 100 разів менш активні, ніж при 75 °С. Останнє є дуже важливою властивістю деяких промислових виробництв. Наприклад, широке застосування генетичної інженерії знайшов фермент Tag-полимераза з термофільної бактерії Thermus aquaticus. Раніше вже згадувалося про ще одну дуже істотну властивість цих організмів, а саме, що при їх культивуванні температура середовища, в якому вони перебувають, значно перевищує температуру навколишнього середовища. Цей високий перепад температур забезпечує швидкий та ефективний обмін тепла, що дозволяє використовувати біологічні реактори без громіздких охолоджувальних пристроїв. А останнє, у свою чергу, полегшує перемішування, аерацію, піногасіння, що в сукупності значно здешевлює процес. 14

2 Виділення і селекція мікроорганізмів Невід'ємним компонентом у процесі створення найцінніших і найактивніших продуцентів, тобто. при доборі об'єктів у біотехнології є їх селекція. Головним шляхом селекції є свідоме конструювання геномів кожному етапі відбору потрібного продуцента. Така ситуація не завжди могла бути реалізована, внаслідок відсутності ефективних методів зміни геномів селективних організмів. У розвитку мікробних технологій відіграли важливу роль методи, що базуються на селекції спонтанно виникаючих змінених варіантів, що характеризуються необхідними корисними ознаками. 15

За таких методів зазвичай використовується ступінчаста селекція: кожному етапі відбору з популяції мікроорганізмів відбираються найактивніші варіанти (спонтанні мутанти), у тому числі наступному етапі відбирають нові, ефективніші штами, тощо. Незважаючи на явну обмеженість даного методу, що полягає в низькій частоті виникнення мутантів, його можливості рано вважати повністю вичерпаними. 16

p align="justify"> Процес селекції найбільш ефективних продуцентів значно прискорюється при використанні методу індукованого мутагенезу. Як мутагенних впливів застосовуються УФ, рентгенівське та гамма-випромінювання, певні хімічні речовини та ін. Однак і цей прийом також не позбавлений недоліків, головним з яких є його трудомісткість та відсутність відомостей про характер змін, оскільки експериментатор веде відбір за кінцевим результатом. 17

Наприклад, стійкість організму до іонів важких металів може бути пов'язана з придушенням системи поглинання даних катіонів бактеріальною клітиною, активацією процесу видалення катіонів з клітини або перебудовою системи (систем), яка піддається інгібуючої дії катіону в клітині. Природно, знання механізмів підвищення стійкості дозволить вести спрямований вплив з метою отримання кінцевого результату за більш короткий час, а також селектувати варіанти, які краще підходять до конкретних умов виробництва. Застосування перелічених підходів разом із прийомами класичної селекції є суттю сучасної селекції мікроорганізмів- продуцентів. 18

Наприклад, стійкість організму до іонів важких металів може бути пов'язана з придушенням системи поглинання даних катіонів бактеріальною клітиною, активацією процесу видалення катіонів з клітини або перебудовою системи (систем), яка піддається інгібуючої дії катіону в клітині. Природно, знання механізмів підвищення стійкості дозволить вести спрямований вплив з метою отримання кінцевого результату за більш короткий час, а також селектувати варіанти, які краще підходять до конкретних умов виробництва. Застосування перелічених підходів разом із прийомами класичної селекції є суттю сучасної селекції мікроорганізмів- продуцентів. 19

1 слайд

2 слайд

Традиційна селекція мікроорганізмів (в основному бактерій та грибів) заснована на експериментальному мутагенезі та відборі найбільш продуктивних штамів. Але тут є свої особливості. Геном гаплоїдний бактерій, будь-які мутації проявляються вже в першому поколінні. Хоча ймовірність природного виникнення мутації у мікроорганізмів така ж, як і у всіх інших організмів (1 мутація на 1 млн. особин по кожному гену), дуже висока інтенсивність розмноження дає можливість знайти корисну мутацію за геном, що цікавить дослідника.

3 слайд

В результаті штучного мутагенезу та відбору було підвищено продуктивність штамів гриба пеніцилу більш ніж у 1000 разів. Продукти мікробіологічної промисловості використовуються у хлібопеченні, пивоварінні, виноробстві, приготуванні багатьох молочних продуктів. За допомогою мікробіологічної промисловості отримують антибіотики, амінокислоти, білки, гормони, різні ферменти, вітаміни та багато іншого.

4 слайд

Мікроорганізми використовують для біологічного очищення стічних вод, покращень якостей ґрунту. В даний час розроблено методи отримання марганцю, міді, хрому при розробці відвалів старих копалень за допомогою бактерій, де звичайні методи видобутку економічно невигідні.

5 слайд

Біотехнологія Використання живих організмів та їх біологічних процесів у виробництві необхідних людині речовин. Об'єктами біотехнології є бактерії, гриби, клітини рослинних та тваринних тканин. Їх вирощують на живильних середовищах у спеціальних біореакторах.

6 слайд

7 слайд

Найновішими методами селекції мікроорганізмів, рослин та тварин є клітинна, хромосомна та генна інженерія.

8 слайд

Генна інженерія Генна інженерія - сукупність методик, що дозволяють виділяти необхідний ген із геному одного організму та вводити його в геном іншого організму. Рослини і тварини, в геном яких впроваджено «чужі» гени, називаються трансгенними, бактерії та гриби – трансформованими. Традиційним об'єктом генної інженерії є кишкова паличка, бактерія, яка у кишечнику людини. Саме з її допомогою отримують гормон росту - соматотропін, гормон інсулін, який раніше отримували з підшлункових залоз корів і свиней, інтерферон білок, що допомагає впоратися з вірусною інфекцією.

9 слайд

Процес створення трансформованих бактерій включає етапи: Рестрикція - «вирізання» корисних генів. Проводиться за допомогою спеціальних «генетичних ножиць», ферментів – рестриктаз. Створення вектора - спеціальної генетичної конструкції, у складі якої намічений ген буде впроваджено геном іншої клітини. Основою створення вектора є плазміди. Ген вшивають у плазміду за допомогою іншої групи ферментів – лігаз. Вектор повинен містити все необхідне для керування роботою цього гена - промотор, термінатор, ген-оператор та ген-регулятор, а також маркерні гени, які надають клітині-реципієнту нові властивості, що дозволяють відрізнити цю клітину від вихідних клітин. Трансформація – впровадження вектора в бактерію. Скринінг – відбір тих бактерій, у яких впроваджені гени успішно працюють. Клонування трансформованих бактерій.

10 слайд

Утворення рекомбінантних плазмід: 1 - клітина з вихідною плазмідою 2 - виділена плазміда 3 - створення вектора 4 - рекомбінантна плазміда (вектор) 5 - клітина з рекомбінантною плазмідою

11 слайд

Еукаріотичні гени, на відміну від прокаріотичних, мають мозаїчну будову (екзони, інтрони). У бактеріальних клітинах відсутня процесинг, а трансляція у часі та просторі не відокремлена від транскрипції. У зв'язку з цим для пересадки ефективніше використати штучно синтезовані гени. Матрицею для такого синтезу є іРНК. За допомогою ферменту зворотна транскриптаза на цій іРНК спочатку синтезується ланцюг ДНК. Потім на ній за допомогою ДНК-полімерази добудовується другий ланцюг.

12 слайд

Хромосомна інженерія – сукупність методик, що дозволяють здійснювати маніпуляції з хромосомами. Одна група методів заснована на введенні в генотип рослинного організму пари чужих гомологічних хромосом, що контролюють розвиток необхідних ознак (доповнені лінії), або заміщення однієї пари гомологічних хромосом на іншу (заміщені лінії). В отриманих таким чином заміщених та доповнених лініях збираються ознаки, що наближають рослини до «ідеального сорту».

13 слайд

Метод гаплоїдів заснований на вирощуванні гаплоїдних рослин із наступним подвоєнням хромосом. Наприклад, з пилкових зерен кукурудзи вирощують гаплоїдні рослини, що містять 10 хромосом (n = 10), потім хромосоми подвоюють і отримують диплоїдні (n = 20), повністю гомозиготні рослини всього за 2-3 роки замість 6-8-річного інбридингу. Сюди можна віднести і метод отримання поліплоїдних рослин